В Институте ядерной физики имени Будкера Сибирского отделения Российской академии наук смогли первыми в мире воплотить на практике сверхпроводящий ондулятор с эллиптическим полем и переключением поляризации – устройство с периодическим магнитным полем, генерирующим ондуляторное излучение (ОИ) с циркулярно-поляризованным излучением. Что это такое и для чего нужен этот уникальный проект?
Ондулятор – это устройство с периодическим магнитным полем, генерирующее когерентное ондуляторное излучение в синхротроне. От качества магнитного поля в ондуляторе зависит качество излучения, которое получат пользователи на экспериментальных станциях, а, следовательно, и результаты их исследований. Созданный сверхпроводящий ондулятор с эллиптическим полем и переключением поляризации будет использоваться на экспериментальных станциях Центра коллективного пользования «Сибирский кольцевой источник фотонов» (ЦКП СКИФ) в Новосибирске и позволит пользователям работать с методом рентгеновского магнитного дихроизма, необходимого для изучения веществ со сложной магнитной структурой, например, редкоземельных элементов или молекулярных магнетиков.
Вид синхротронного излучения, при котором фотоны закручиваются по спирали, необходим пользователям для работы с методом рентгеновского магнитного дихроизма. Он позволяет изучать вещества со сложной магнитной структурой, например, редкоземельные элементы, которые используются в различных отраслях техники: в радиоэлектронике, приборостроении, атомной и химической промышленности, в металлургии. Так на основе элементов неодима, иттрия, самария и других получают сплавы с рекордными магнитными свойствами для создания постоянных магнитов огромной мощности. Также современное материаловедение активно занимается созданием новых полифункциональных материалов с заданными магнитными свойствами – молекулярных магнетиков, которые обладают низкой плотностью, механической гибкостью, высокой намагниченностью, низкой магнитной анизотропией и др. Одна из основных областей применения таких материалов — молекулярная электроника, занимающаяся разработкой компактных устройств со сверхъемкой магнитной памятью.
Для того чтобы получать детальную информацию о магнитной структуре магнетиков с использованием рентгеновского излучения, необходима возможность быстрого переключения правой и левой поляризации излучения. У эллиптического ондулятора, разработанного и созданного в Институте ядерной физики, такая возможность предусмотрена.
Как объясняют авторы проекта, некоторые вещества, например редкоземельные элементы, имеют очень сложную магнитную структуру: «Для того чтобы при помощи рентгеновского излучения получать информацию только о ней, нужно уметь отделять рассеяние излучения на магнитных моментах от остальной информации — рассеяния на электронах атомов, электрическом поле ядер вещества — в данном случае ненужной. Это можно сделать при помощи переключения поляризации излучения в ондуляторе. Быстро меняя поляризацию с левой на правую и наоборот, а потом, вычитая полученные результаты, мы получаем информацию только о взаимодействии фотонов с магнитным полем. Конструкция нашей системы, состоящая из двух эллиптических ондуляторов с левой и правой спиралью поля и быстрых корректоров между ними, сдвигающих орбиту летящих электронов так, что излучение экспериментатору идет то с левой, то с правой поляризацией, позволяет это делать».
Разработчики поясняют, что в мировой науке эксперименты со спиральными ондуляторами с циркулярно меняющимся магнитным полем ведутся уже с 1970-х годов, но переключение поляризации в них невозможный или технически очень сложный процесс. По словам специалистов Института ядерной физики, созданное ими устройство по данной схеме – первое в мире. На данный момент в Новосибирске создали прототип ондулятора и получили первые экспериментальные результаты – продемонстрировали эллиптическое магнитное поле. В будущем он может быть установлен на экспериментальных станциях нового Центра коллективного пользования «Сибирский кольцевой источник фотонов» (ЦКП СКИФ) для работы с методом рентгеновского магнитного дихроизма.
Оценили 17 человек
31 кармы